Руководство к практическим занятиям по общей химии. Смолова Л.М. - 101 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

101
тельный показатель степени, то даже небольшое уменьшение Е
а
вызы-
вает очень большое увеличение скорости реакции:
RT/E
к
к
e
V
V
Δ
≈
.
Пример 6. Энергия активации некоторой реакции в отсутствие катализатора
равна 75,24 кДж/моль, а с катализатором − 50,14 кДж/моль. Во сколько раз возрас-
тает скорость реакции в присутствии катализатора, если реакция протекает при 25
0
С, а предэкспоненциальный множитель в присутствии катализатора уменьшается в
10 раз.
Решение. Обозначим энергию активации реакции без катализатора через Е
а
, а в
присутствии катализатора − через Еа
1
; соответствующие константы скоростей реак-
ций обозначим через k и k
1
. Используя уравнение Аррениуса (6.7) и принимая k
0
1
/k
0
= 10,
находим:
.e1,0
e
e
1,0
k
k
RT/)EE(
RT/E
RT/E
1
1
aa
a
1
a
−
−
−
==
Отсюда
;
RT
EE
k
k
lg3,2
k
k
ln
1
aa
11
−
==
.4,3140,41
29831,83,2
)14,5024,75(
3,2
lg
1
1
=−=−
⋅⋅
−
=
⋅
−
=
RT
EE
k
k
aa
Окончательно находим:
.105,2
k
k
3
1
⋅=
Таким образом, снижение энергии активации катализатором на 25,1 кДж приве-
ло к увеличению скорости реакции в 2500 раз, несмотря на 10-кратное уменьшение
предэкспоненциального множителя.
Каталитические реакции классифицируются по типу катализаторов и по типу
реакций. Так, например, по агрегатному состоянию катализаторов и реагентов ката-
лиз подразделяется на
гомогенный (катализатор и реагент образуют одну фазу) и
гетерогенный (катализатор и реагенты – в разных фазах, имеется граница раздела
фаз между катализатором и реагентами).
Примером гомогенного катализа может быть окисление СО до СО
2
кислоро-
дом в присутствии NO
2
(катализатор). Механизм катализа можно изобразить сле-
дующими реакциями:
CO
(г)
+ NO
2
(г
)
→ CO
2
(г)
+ NO
(г)
,
2NO
(г)
+ O
2
(г
)
→ 2NO
2
(г)
;
и катализатор (NO
2
) снова участвует в первой реакции.
Аналогично этому может быть катализирована реакция окисления SO
2
в SO
3
;
подобная реакция применяется в производстве серной кислоты "нитрозным" спосо-
бом.
Примером гетерогенного катализа является получение SO
3
из SO
2
в присутст-
вии Pt или V
2
O
5
:
SO
2
(г)
+ O
2
(г)
→ SO
3
(г)
.

Страницы